Исследователи раскрыли магнитные свойства и основные механизмы работы нового магнита с помощью передовых оптических методов. В центре их внимания оказался органический кристалл, который считается перспективным кандидатом в «альтермагнетики» — недавно предложенный третий класс магнитных материалов. В отличие от обычных ферромагнетиков и антиферромагнетиков, альтермагнетики демонстрируют уникальное магнитное поведение.
«В отличие от обычных магнитов, которые притягивают друг друга, альтермагнетики не имеют суммарной намагниченности, но всё равно могут влиять на поляризацию отражённого света», — отмечает Сатоси Игучи, доцент Института материаловедения Тохокуского университета. «Это затрудняет их изучение с помощью традиционных оптических методов».
Чтобы преодолеть эту проблему, Игучи и его коллеги применили новую общую формулу для отражения света к органическому кристаллу, успешно прояснив его магнитные свойства и происхождение. Работа опубликована в журнале Physical Review Research.
В группу также входили Юка Икемото и Таро Мориваки из Института исследования синхротронного излучения Японии; Хиротакэ Ито из отдела физики и астрономии Университета Квансэй Гакуин; Шиничиро Иваи из отдела физики Тохокуского университета; а также Тетсуя Фурукава и Такахико Сасаки, также из Института материаловедения.
Новая общая формула для отражения света, разработанная группой, основана на уравнениях Максвелла и применима к широкому спектру материалов, включая те, что имеют низкую симметрию кристалла, такие как изученное здесь органическое соединение.
Эта новая теоретическая основа также позволила команде разработать точный метод оптических измерений и применить его к органическому кристаллу κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl. Они успешно измерили магнитооптический эффект Керра (MOKE) и извлекли спектр оптической проводимости внедиагональной компоненты, который предоставляет подробную информацию о магнитных и электронных свойствах материала.
Результаты выявили три ключевые особенности в спектре:
1. Краевые пики, указывающие на расщепление спиновых зон.
2. Действительная составляющая, связанная с искажением кристалла и пьезомагнитными эффектами.
3. Мнимая составляющая, связанная с вращательными токами.
Эти данные не только подтверждают альтермагнитную природу материала, но и демонстрируют эффективность нового оптического метода.
«Это исследование открывает двери для изучения магнетизма в более широком классе материалов, включая органические соединения, и закладывает основу для будущей разработки высокопроизводительных магнитных устройств на основе лёгких и гибких материалов», — добавляет Игучи.
Предоставлено Тохокуским университетом.